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水泵原理

水泵是许多压力系统必不可少的组成部分。水泵可为流量增加能量或水头增益,以抵消系统内的水头损失和水力坡度差。

水泵由其特性曲线定义,该曲线将水泵水头或系统增加的水头与流量相关联。该曲线指示水泵是否能够以不同的流量增加水头。要对水泵系统的行为进行建模,可能需要其他信息来确定水泵的实际运行工况点。

系统运行工况点基于水泵曲线与系统曲线(表示由于摩擦和局部水头损失导致的静扬程和水头损失)相交的点。将这两条曲线叠加时,可以轻松找到运行工况点。这如下图所示。

系统运行工况点

随着整个系统中水面高程和需水量的改变,静态水头 (Hs) 和水头损失 (HL) 会发生变化。这会更改系统曲线的位置,而水泵特性曲线保持恒定。系统曲线的这些位移会导致运行工况点随着时间的推移而移位。

变速泵

水泵特性曲线对于给定电机速度和叶轮直径来说是固定的,但可以通过运用相似定律为任何速度和任何直径确定水泵特性曲线。对于变速泵,这些相似定律如下所示:

其中: Q = 水泵流量(立方米每秒或立方英尺每秒)
  h = 水泵水头(米或英尺)
  n = 水泵速度 (rpm)

相对速度对水泵曲线的效应

恒定马力水泵

在初步研究期间,恒定马力水泵的具体特性可能未知。在这些案例中,通常假定水泵以恒定速率为水增加能量。然后,可以根据水泵的动力水头-流量关系确定水泵的运行工况点。虽然此假设对某些应用有用,但恒定马力水泵只能用于初步研究。

注释: 不需要在紧邻水泵下游的管道上放置止回阀,因为水泵已内置可防止逆流的止回阀。

本软件当前可对以下六种不同的水泵类型进行建模:

注释: 应尽可能避免使用恒定功率水泵或设计点水泵。这两种水泵通常具有吸引力,因为需要代表工程师完成的工作更少,但它们的精确度比基于多个代表点的水泵曲线低得多。
  • 恒定功率 - 这种水泵可用于初步设计和估算水泵尺寸,但不能用于需要更精确结果的任何分析。
  • 设计点(一点) - 水泵可由单个设计点设计 (Hd @ Qd)。通过该点,曲线与水头轴和排出口轴的交点计算为 Ho = 1.33·Hd 和 Qo = 2.00·Qd。这种水泵可用于初步设计,但不能用于最终分析。
  • 标准(三点) - 此水泵曲线由三个点定义:关闭水头(零排放时的水泵水头)、设计点(与单点水泵相同)和最大运行工况点(水泵预期执行的最大排放)。
  • 扩展标准 - 与标准三点水泵相同,但在水泵水头为零处具有一个扩展点。该位置由程序自动计算。
  • 用户自定义扩展 - 用户自定义扩展类似于扩展标准水泵,但允许输入水泵水头为零处的排放量。
  • 多点 - 此选项允许为水泵定义自定义水位流量关系曲线。可以通过输入表示各个水头的排放速度的点来定义水泵曲线。由于在计算管网期间使用如下所示的通用水泵方程来模拟水泵,因此使用用户定义的水泵曲线点来求解通用水泵方程中的系数:

其中: Y = 水头(米或英尺)
  Q = 排放(立方米每秒或立方英尺每秒)
  A、B、C = 水泵曲线系数

使用 L-M 方法基于给定的多点水位流量关系曲线来求解 A、B 和 C。